Záhadné „sazové planety“ se mohou skrývat přímo před našima očima mezi hvězdami

Některé planety mohou být bohaté na saze, nikoliv na vodu. Studie atmosféry budou klíčové pro pochopení jejich skutečné podstaty. Astronomové obecně považují vodní světy za jeden z nejběžnějších typů planet v naší Galaxii, a to především kvůli jejich nízké hustotě a hojnosti vodního ledu za „sněžnou linií“ hvězdy. Nová studie vedená Jie Li a kolegy z Michiganské univerzity však nabízí alternativní vysvětlení: některé z těchto planet nemusí být vůbec tvořeny vodou, ale velmi odlišným materiálem známým jako saze.

V astronomii se planeta obsahující saze nevztahuje doslova na planetu vytvořenou z černého prachu. Zde se „saze“ vztahují na žáruvzdorný organický uhlík – sloučeninu obsahující uhlík, vodík, kyslík a dusík, kterou vědci často zkracují na CHON. Tento typ materiálu bohatého na uhlík je ve Sluneční soustavě rozšířený a odhady naznačují, že tvoří až 40 procent celkové hmotnosti komet.

Od komet k liniím sazí při formování planet
Protože komety jsou často považovány za posly z rané historie Sluneční soustavy, zejména během její protoplanetární fáze, jejich složení naznačuje, že saze byly v době formování planet hojné. Vědci se domnívají, že stejně jako existuje „sněžná linie“ označující vzdálenost od hvězdy, kde může vodní led zůstat stabilní, může existovat i „linie sazí“. Tato hranice, která se nachází blíže ke hvězdě než sněžná linie, by definovala oblast, kde by saze mohly přetrvávat a významně přispívat ke složení vyvíjejících se planet.

Podle článku by ve skutečnosti existovaly tři odlišné zóny protoplanetárních disků, z nichž každá by dala vzniknout jedinečnému typu planet. Vnitřní zóna by měla za následek pouze skalní útvary, jako jsou Země a Mars, a byla by příliš horká na to, aby saze zůstaly pohromadě, což by „saze“ v této oblasti činilo velmi nepravděpodobnými. Za „linií sazí“, ale před „sněžnou linií“, by se mohly tvořit planety složené převážně ze sazí, ale s velmi malým obsahem vody, protože v této oblasti by stále bylo příliš horko na existenci vodního ledu.

Tyto planety by vypadaly velmi podobně jako Titan, s metanovou atmosférou nebo něčím ekvivalentním, a mohly by být tvořeny hmotnostně až z 25 % sazí. Dále za „sněžnou hranicí“ by většina planet byla kombinací „světa sazí a vody“, kde by saze stále hrály velkou roli ve složení planety, ale také voda. Článek ve skutečnosti modeluje dva různé typy světů sazí a vody, „suchou“ verzi, která by obsahovala pouze 25 % vody, a „vlhkou“, která obsahuje 50 % vody, přičemž oba by stále obsahovaly 15–20 % sazí ve svém složení.

Problém rozlišování typů planet
Tyto modely ukazují obzvláště zajímavou vlastnost – na základě vztahu hmotnost-poloměr je nemožné rozlišit světy s obsahem sazí od tradičnějších vodních světů. Jinými slovy, mnoho „mini-neptunů“ v katalogu exoplanet, které byly původně považovány za vodní světy, by ve skutečnosti mohlo být složeno z materiálů bohatých na uhlík, nikoliv z vody. Abychom určili, do které kategorie patří, museli bychom se podívat na jejich skutečné atmosféry.

Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) s tím již začal u některých exoplanet. Detekoval metan a oxid uhličitý v atmosféře planet K2-12 b a TOI-280 d, dvou „sub-neptunů“, které se sice v současnosti nacházejí uvnitř sazové linie svých příslušných hvězd, ale mohly se vytvořit mimo ni a během svého života migrovat dovnitř.

Zejména TOI-280 d má pozoruhodně vysoký poměr uhlíku a kyslíku, což naznačuje, že by se mohlo jednat o sazovou planetu, jak je popsáno v článku. Tyto typy planet mají zajímavé důsledky pro obyvatelnost. Mohly by mít diamantová jádra, která by zpomalovala koloběh těkavých látek v plášti planety a měla by mnohem větší potíže s vytvářením magnetického pole, které by chránilo jakýkoliv primitivní život před kosmickým zářením. Byly by však také plné metanu a dalších těkavých organických látek, o nichž se předpokládá, že jsou nezbytné pro prebiotickou chemii.

Pochopení osudu mnoha z těchto planet bude nakonec vyžadovat více dat. Je třeba prozkoumat a vymezit atmosférické kontroly a také detailnější modely způsobů, jak rozlišovat mezi vodními světy a světy sazí.

Zdroj: https://scitechdaily.com/mysterious-soot-planets-may-be-hiding-in-plain-sight-among-the-stars/

autor: František Martinek